一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置，該方法是采用紫外光輻射分解次氯酸產(chǎn)生氯原子和羥基作為VOCs的氧化劑，在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs。該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100％的VOCs脫除率，且脫除過(guò)程無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
-種光福射氯原子和哲基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及燃燒煙氣污染物控制領(lǐng)域，具體設(shè)及一種光福射氯原子和徑基脫除廢 氣中VOCs的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds)的英文縮寫(xiě)。大量研究 表明，VOCs通過(guò)呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后，能給人的呼吸、血液、肝臟等器官造成暫時(shí)性和 永久性病變(例如會(huì)引發(fā)各種血液病和癌癥）。工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生各種有機(jī)物廢氣，主要包 括各種控類、醇類、醒類、酸類、酬類和胺類等，運(yùn)些有機(jī)廢氣會(huì)造成大氣污染，危害人體健 康。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的提高，尾氣中VOCs脫除問(wèn)題越來(lái)越受到人們的 關(guān)注。同時(shí)國(guó)家也制定了相應(yīng)的法律法規(guī)對(duì)VOCs的排量作了嚴(yán)格的限制。研究開(kāi)發(fā)VOCs的 高效脫除技術(shù)已成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0003] 在過(guò)去的幾十年中，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)廢氣中VOCs脫除問(wèn)題作了大量的研究并開(kāi) 發(fā)了多種VOCs脫除方法。按照脫除的基本原理，廢氣VOCs脫除方法主要包括冷凝回收法、吸 收法、直接燃燒法、催化燃燒法和吸附法等。冷凝回收法適用于有機(jī)廢氣濃度高、溫度低、風(fēng) 量小的工況，需要附屬冷凍設(shè)備，主要應(yīng)用于制藥、化工行業(yè)，而印刷企業(yè)較少采用，應(yīng)用范 圍受到局限。吸收法常用的是物理吸收，即將廢氣引入吸收液凈化，待吸收液飽和后經(jīng)加 熱、解析、冷凝回收。運(yùn)種方法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需配備加熱解析回 收裝置，設(shè)備體積大、投資較高。直接燃燒法是利用燃?xì)饣蛉加偷容o助燃料燃燒，將混合氣 體加熱，使有害物質(zhì)在高溫作用下分解為無(wú)害物質(zhì)。該方法工藝簡(jiǎn)單、投資小，適用于高濃 度、小風(fēng)量的廢氣，但對(duì)安全技術(shù)、操作要求較高。催化燃燒法是把廢氣加熱經(jīng)催化燃燒轉(zhuǎn) 化成無(wú)害無(wú)臭的二氧化碳和水，運(yùn)種方法起燃溫度低、節(jié)能、凈化率高、操作方便、占地面積 少、適用于高溫或高濃度的有機(jī)廢氣，但催化劑容易中毒失活，穩(wěn)定性差?；钚蕴课椒?除效率可達(dá)95%，設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運(yùn)輸、更換等工作程 序，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增加。因此，到目前為止，盡管有多種VOCs脫除技術(shù)被開(kāi)發(fā)和利用，但每一 種技術(shù)幾乎都有應(yīng)用范圍的限制和有諸多缺點(diǎn)。因此，繼續(xù)開(kāi)發(fā)更加經(jīng)濟(jì)有效的VOCs脫除 技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中 VOCs的方法及裝置。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)W下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] -種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:設(shè)有一個(gè)光解吸 附床，所述光解吸附床為一個(gè)密閉的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)具有用于盛裝水的產(chǎn)物分離槽， 所述分離槽下部設(shè)有產(chǎn)物回收口，所述反應(yīng)器壁上設(shè)有煙氣入口、煙氣出口、氯氣入口、補(bǔ) 液口，所述氯氣入口延伸至反應(yīng)器內(nèi)、并與能夠位于液面W下的曝氣管連通，所述反應(yīng)器內(nèi) 還設(shè)置有裝于側(cè)壁上吸附分離柱、裝于反應(yīng)器頂板上的紫外燈，紫外燈外部套有石英套管， 所述吸附分離柱的表面設(shè)有活性碳纖維，吸附分離柱與傳動(dòng)軸連接、且與反應(yīng)器側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng) 副連接，所述吸附分離柱的下半部分能夠浸泡在液面W下。
[0007] 進(jìn)一步地，還包括超聲清洗裝置，所述超聲清洗裝置是位于液面W下、且位于吸附 分離柱下部的超聲發(fā)射器。
[0008] 進(jìn)一步地，其特征在于:所述煙氣出口與氯氣分離塔連接，所述氯氣分離塔與煙畫(huà) 出口和氯氣入口連通。
[0009] 進(jìn)一步地，所述吸附分離柱的母線與反應(yīng)器頂板接觸，兩端面與反應(yīng)器側(cè)壁接觸。
[0010] 進(jìn)一步地，所述吸附分離柱的數(shù)量為1-6個(gè)，紫外燈的數(shù)量也為多個(gè)，且吸附分離 柱(10)與紫外燈間隔設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，吸附分離柱與紫外燈之間的縱向間距A位于15cm-25cm之間；紫外燈與 紫外燈之間的最佳橫向間距D位于10cm-30cm之間；煙氣入口間距C在15cm-40cm之間；氯氣 曝氣管鼓出的氣泡平均直徑不大于100微米；吸附分離柱母線進(jìn)入溶液的深度B位于5cm- 10cm;紫外燈及石英套管插入液面W下lOcmW上;超聲發(fā)射器與吸附分離柱最底處的端面 保持垂直距離2cm-5cm厘米;吸附分離柱的直徑是30cm-90cm。
[0012] -種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0013] (1)氯氣由氯氣入口通過(guò)氯氣曝氣管噴入水中形成次氯酸溶液，吸附分離柱上的 活性碳纖維通過(guò)旋轉(zhuǎn)浸入次氯酸溶液后會(huì)在表面上附有次氯酸;在紫外光福射下，吸附分 離柱的活性碳纖維表面的次氯酸分解產(chǎn)生高活性氯原子和徑基；
[0014] (2)含VOCs煙氣從煙氣入口進(jìn)入光福射吸附洗涂床中并與吸附分離柱上的活性碳 纖維接觸，煙氣中的隸VOCs在吸附分離柱上的活性碳纖維表面與徑基發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 有機(jī)碳渣和C〇2，
[001引有機(jī)碳渣被固定在棘性碳纖維表面，C02伴隨煙氣排入大氣；
[0016] (3)當(dāng)吸附分離柱繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并再次浸入溶液后，吸附在活性碳纖維表面的有機(jī)碳 渣脫落后進(jìn)入溶液，從而完成持續(xù)不斷的脫除VOCs和洗涂過(guò)程，有機(jī)碳渣進(jìn)入底部的產(chǎn)物 分離槽后，會(huì)因自身重力原因下沉分離，被回收利用。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中隸氧化產(chǎn)物脫落是采用超聲波振蕩方式，所述步驟（1) 中還包括采用氯氣分離塔回收氯氣的過(guò)程，回收的氯氣再次通過(guò)氯氣入口進(jìn)入曝氣管。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟中吸附分離柱呈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且吸附分離柱的旋轉(zhuǎn)切 線速度方向與煙氣流動(dòng)方向相反。
[0019]進(jìn)一步地，吸附分離柱的轉(zhuǎn)速r位于5轉(zhuǎn)/分鐘-30轉(zhuǎn)/分鐘之間；煙氣入口溫度不高 于200°C，溶液與煙氣的液氣比為lL/m3-25m3L/m3;氯氣的投加量為0.化(氯氣體積)/m 3(溶 液體積)-5.0L(氯氣體積)/m3(溶液體積)之間，溶液的抑不高于5.5;溶液溫度一般不高于 65°C;紫外光有效福射強(qiáng)度為30yW/cm2-20化W/cm2;紫外光的有效波長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)保持在180nm- 366nm〇
[0020]本發(fā)明所述的光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的方法，是采用紫外光福射分 解次氯酸產(chǎn)生氯原子和徑基作為VOCs的氧化劑，在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs。 來(lái)自工業(yè)裝置含VOCs煙氣從煙氣入口進(jìn)入光解吸附床中并與吸附分離柱上的活性碳纖維 接觸。氯氣由氯氣入口通過(guò)氯氣曝氣管噴入水中形成次氯酸溶液。吸附分離柱上的活性碳 纖維通過(guò)旋轉(zhuǎn)浸入溶液后會(huì)在表面上附有次氯酸。在紫外光福射下，吸附分離柱上的活性 碳纖維表面會(huì)因次氯酸分解而產(chǎn)生高活性氯原子和徑基。煙氣中的VOCs會(huì)在吸附分離柱上 的活性碳纖維表面與徑基發(fā)生氧化反應(yīng)，并且被固定在活性碳纖維表面。當(dāng)吸附分離柱繼 續(xù)旋轉(zhuǎn)并再次浸入溶液后，吸附在上面的VOCs氧化產(chǎn)物會(huì)因?yàn)槌暡ㄕ袷幟撀浜筮M(jìn)入溶 液，從而完成持續(xù)不斷的脫除VOCs過(guò)程。VOCs的氧化產(chǎn)物主要是C〇2和有機(jī)碳?xì)堅(jiān)恋恚?機(jī)碳?xì)堅(jiān)恋磉M(jìn)入底部的產(chǎn)物分離槽后會(huì)因自身重力原因下沉分離，從而被回收利用，0)2 則伴隨煙氣排入大氣。煙氣中殘留的氯氣會(huì)被尾部的氯氣分離塔吸收分離并循環(huán)再利用。
[0021] 該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100%的VOCs脫除率，且脫除過(guò)程無(wú)二次污 染，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、初投資小、脫VOCs效率高、整個(gè)脫除過(guò)程無(wú)二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣 闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為光福射氯原子和徑基的電子自旋共振光譜圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明中光解吸附床的主視圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明中光解吸附床的左視圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖4是本發(fā)明中光解吸附床的燈管布置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖中；
[0027] 1-煙氣入口，2-氯氣入口，3-煙氣出口，4-曝氣管，5-紫外燈，6-產(chǎn)物回收口，7-補(bǔ) 液口，8-產(chǎn)物分離槽，9-氯氣分離塔，10-吸附分離柱，11-反應(yīng)器，12-超聲清洗裝置，13-超 聲發(fā)射器，14-反應(yīng)器頂板，15-反應(yīng)器側(cè)壁，16-傳動(dòng)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖W及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0029] 如圖2所示，本發(fā)明所述的光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的裝置，設(shè)有一個(gè) 光解吸附床，所述光解吸附床為一個(gè)密閉的反應(yīng)器11，所述反應(yīng)器11內(nèi)具有用于盛裝水的 產(chǎn)物分離槽8,所述分離槽下部設(shè)有產(chǎn)物回收口 6,所述反應(yīng)器11壁上設(shè)有煙氣入口 1、煙氣 出口 3、氯氣入口 2、補(bǔ)液口 7,所述氯氣入口 2延伸至反應(yīng)器11內(nèi)、并與能夠位于液面W下的 曝氣管4連通，所述煙氣出口 3與氯氣分離塔9連接，所述氯氣分離塔9與煙畫(huà)出口和氯氣入 口 2連通。所述反應(yīng)器11內(nèi)還設(shè)置有裝于側(cè)壁上吸附分離柱10、裝于反應(yīng)器頂板14上的紫外 燈5，紫外燈5外部套有石英套管，所述吸附分離柱10的表面設(shè)有活性碳纖維，吸附分離柱10 與傳動(dòng)軸16連接、且與反應(yīng)器側(cè)壁15轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述吸附分離柱10的下半部分能夠浸泡 在液面W下。
[0030] 如圖3和圖4所示，所述吸附分離柱10的母線與反應(yīng)器頂板14保持充分接觸，兩端 面與反應(yīng)器側(cè)壁15保持充分接觸，W防止煙氣從縫隙中逃逸而不是經(jīng)過(guò)活性碳纖維吸附 層。根據(jù)煙氣流量和VOCs入口濃度，所述吸附分離柱10的數(shù)量可W為1-6個(gè)，通常煙氣流量 越大，VOCs入口濃度越高，吸附分離柱數(shù)量越多，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和VOCs的排放要求來(lái)確 定吸附分離柱的數(shù)量，太少無(wú)法滿足脫除效率要求，太多會(huì)加大反應(yīng)器體積，增加系統(tǒng)運(yùn)行 成本。紫外燈5的數(shù)量也為多個(gè)，且吸附分離柱10與紫外燈5間隔設(shè)置。
[0031] 反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有超聲清洗裝置12,所述超聲清洗裝置12是位于液面W下、且位于 吸附分離柱10下部的超聲發(fā)射器13。吸附在吸附分離柱10上的有機(jī)碳?xì)堅(jiān)?，通過(guò)超聲清洗 脫落至溶液中。
[0032] 在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs的具體方法是:氯氣由氯氣入口 2通過(guò)曝 氣管4噴入水中形成次氯酸溶液。吸附分離柱10上的活性碳纖維通過(guò)旋轉(zhuǎn)浸入溶液后會(huì)在 表面上附有次氯酸。在紫外光福射下，吸附分離柱10上的活性碳纖維表面會(huì)因次氯酸分解 而產(chǎn)生高活性氯原子和徑基。圖1所示為采用電子自旋共振光譜儀可測(cè)定到紫外光福射氯 氣水溶液中產(chǎn)生了氯原子和徑基。具體過(guò)程可用如下的化學(xué)反應(yīng)(1)-(6)表示：
[0039] 來(lái)自工業(yè)裝置含VOCs煙氣從煙氣入口 1進(jìn)入光解吸附床中并與吸附分離柱10上的 活性碳纖維接觸。煙氣中的VOCs會(huì)在吸附分離柱10上的活性碳纖維表面與徑基發(fā)生氧化反 應(yīng)。具有活潑性質(zhì)的徑基可氧化脫除煙氣中的單質(zhì)VOCs,具體過(guò)程可用如下的化學(xué)反應(yīng)(7) 表不：
[0040] VOCs+n . 0H一有機(jī)碳?xì)堅(jiān)黭C〇2 (7)
[0041] VOCs的氧化產(chǎn)物主要是C〇2和有機(jī)碳?xì)堅(jiān)?，有機(jī)碳渣被固定在活性碳纖維表面，0)2 伴隨煙氣排入大氣。當(dāng)吸附分離柱10繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并再次浸入溶液后，吸附在上面的有機(jī)碳渣 會(huì)因?yàn)槌暡ㄕ袷幟撀浜筮M(jìn)入溶液，從而完成持續(xù)不斷的脫除VOCs過(guò)程。有機(jī)碳?xì)堅(jiān)恋?進(jìn)入底部的產(chǎn)物分離槽8后會(huì)因自身重力原因下沉分離，從而被回收利用，0)2則伴隨煙氣 排入大氣。煙氣中殘留的氯氣會(huì)被尾部的氯氣分離塔9吸收分離并循環(huán)再利用。該系統(tǒng)具有 極強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)崿F(xiàn)100%的VOCs脫除率，且脫除過(guò)程無(wú)二次污染，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng) 用前景。
[0042] 在光解吸附床內(nèi)，吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A太大則無(wú)法保證光福 射均勻性和福射強(qiáng)度，太小則能耗過(guò)高，紫外燈5投入成本大大增加，故吸附分離柱10與紫 外燈5之間的最佳縱向間距A位于15cm-25cm之間。同理，紫外燈5與紫外燈5之間的最佳橫向 間距D位于10cm-30cm之間。煙氣入口 1間距C太大會(huì)導(dǎo)致煙氣分布不均勻，太小會(huì)造成煙氣 流動(dòng)素亂，流動(dòng)阻力增加，故煙氣入口 1最佳間距C在15cm-40cm之間。氯氣曝氣管4鼓出的氣 泡直徑太大無(wú)法滿足足夠的氣液接觸面積，故氯氣曝氣管4鼓出的氣泡平均直徑不大于100 微米。吸附分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B太小無(wú)法提供足夠的活性炭纖維潤(rùn) 濕面積，太長(zhǎng)則會(huì)降低轉(zhuǎn)動(dòng)和VOCs捕捉效率，因此吸附分離柱10母線進(jìn)入溶液的最佳垂直 距離或深度B應(yīng)當(dāng)位于5畑1-10畑1。紫外燈5及石英套管應(yīng)當(dāng)插入液面W下lOcmW上，W保證 紫外燈5在高溫?zé)煔鉀_刷下獲得高效的液相冷卻效果，液體冷卻效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙氣冷卻 效果。超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離2cm-5cm厘米，因?yàn)樘鼤?huì) 引發(fā)空泡效應(yīng)，破壞超聲探頭，太遠(yuǎn)則降低了清洗振蕩效果。吸附分離柱10必須呈逆時(shí)針?lè)?向旋轉(zhuǎn)，并且吸附分離柱10的旋轉(zhuǎn)切線速度方向與煙氣流動(dòng)方向相反，運(yùn)樣可W保證與煙 氣氣流呈逆流方向，從而強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)，提高捕捉效率。吸附分離柱10的直徑太小會(huì)導(dǎo)致活 性碳針維鋪設(shè)面積太小，捕捉面積和效率下降，而直徑太大則增加了反應(yīng)器體積，故吸附分 離柱10的最佳直徑是30cm-90cm。吸附分離柱10轉(zhuǎn)速越低，單次旋轉(zhuǎn)捕捉和反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)， 單次脫除效果提高，但轉(zhuǎn)速太低會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體脫除效率下降，因此吸附分離柱10的最佳 轉(zhuǎn)速r位于5轉(zhuǎn)/分鐘-30轉(zhuǎn)/分鐘之間，具體還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排放要求和脫除效率來(lái)確定最 優(yōu)化的轉(zhuǎn)速。
[0043] 煙氣入口 1溫度太高會(huì)導(dǎo)致紫外燈5工作效率大大下降，增加溶液的冷卻難度，降 低氯氣的溶解度和利用率，并加劇次氯酸的自分解，故煙氣入口 1溫度不能高于200°C。溶液 與煙氣的液氣比太高會(huì)導(dǎo)致單位反應(yīng)器的煙氣處理量大幅度增加，進(jìn)而導(dǎo)致脫除效率下 降，而溶液與煙氣的液氣比太低則會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器無(wú)法充分利用，利用率降低，故溶液與煙氣 的最佳液氣比為lL/m3-25L/m3。氯氣投加量提高可提高溶液中次氯酸的濃度，促進(jìn)氯原子和 徑基產(chǎn)率提高，從而提高VOCs的脫除效率，但投加量太高會(huì)導(dǎo)致尾氣中氯氣的逃逸量大大 提高，從而增加尾部氯氣分離塔的分離難度和成本，因而氯氣的最佳投加量為0.化(氯氣體 積)/V (溶液體積)-5.化(氯氣體積)/V (溶液體積)之間。溶液的抑太高會(huì)加速次氯酸自分 解，故一般不高于5.5。溶液溫度太高會(huì)導(dǎo)致次氯酸加速自分解，并且降低VOCs的溶解度，從 而降低脫除效率，故溶液溫度一般不高于65°C。煙氣中VOCs的濃度超過(guò)lOOOmg/m3時(shí)會(huì)達(dá)不 到脫除要求，故煙氣中VOCs濃度應(yīng)當(dāng)?shù)陀趌OOOmg/m3。紫外光福射強(qiáng)度太低無(wú)法滿足福射要 求，太高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)能耗大大提高，故紫外光有效福射強(qiáng)度為50yW/cm2-500yW/cm2。紫外線 波長(zhǎng)越短，福射出的光子能量越高，光解次氯酸的能力越強(qiáng)，但此時(shí)紫外光的傳播能力很 低，即處理能力有限，相反紫外光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子分解次氯酸的能力下降，但有效傳播距離 增加，即處理能力上升，因此紫外光的有效波長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)保持在160nm-280nm。
[0044] 實(shí)施例1:
[0045] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為2.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為100yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到58.6%。
[0046] 實(shí)施例2:
[0047] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為150yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到69.8%。
[004引實(shí)施例3:
[0049]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為200yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為254nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到88.8%。
[(K)加]實(shí)施例4:
[0051]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為200yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為185nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到96.6%。
[0化2] 實(shí)施例5:
[0053]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為300yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為185nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到100 %。
[0化4] 實(shí)施例6:
[0055]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為200yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為185nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到91.6%
[0化6] 實(shí)施例7:
[0057]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為200mg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為200yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為185nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到90.9%
[0化引實(shí)施例8:
[0059] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進(jìn)入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發(fā)射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉(zhuǎn)速r是15轉(zhuǎn)/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為10L/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液抑為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為300mg/m3，紫外光福射強(qiáng)度為200yW/cm2，紫外線波長(zhǎng)為185nm。在小型 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的結(jié)果為:脫VOCs效率達(dá)到80.5%
[0060] 經(jīng)過(guò)W上實(shí)施例的綜合對(duì)比可知，實(shí)施例5具有最佳的脫除效果，VOCs的脫除效率 達(dá)到100%，可作為最佳實(shí)施例參照使用。
[0061] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不 背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:設(shè)有一個(gè)光解吸附 床，所述光解吸附床為一個(gè)密閉的反應(yīng)器（11)，所述反應(yīng)器（11)內(nèi)具有用于盛裝水的產(chǎn)物 分離槽(8)，所述分離槽下部設(shè)有產(chǎn)物回收口（6)，所述反應(yīng)器（11)壁上設(shè)有煙氣入口（1)、 煙氣出口（3)、氯氣入口（2)、補(bǔ)液口（7)，所述氯氣入口（2)延伸至反應(yīng)器（11)內(nèi)、并與能夠 位于液面以下的曝氣管（4)連通，所述反應(yīng)器（11)內(nèi)還設(shè)置有裝于側(cè)壁上的吸附分離柱 (10)、裝于反應(yīng)器頂板(14)上的紫外燈(5)，紫外燈(5)外部套有石英套管，所述吸附分離柱 (10)的表面設(shè)有活性碳纖維，吸附分離柱（10)與傳動(dòng)軸（16)連接、且與反應(yīng)器側(cè)壁（15)轉(zhuǎn) 動(dòng)副連接，所述吸附分離柱(10)的下半部分浸泡在液面以下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:還 包括超聲清洗裝置（12)，所述超聲清洗裝置（12)是位于液面以下、且位于吸附分離柱（10) 下部的超聲發(fā)射器(13)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述煙氣出口（3)與氯氣分離塔(9)連接，所述氯氣分離塔(9)與煙囪出口和氯氣入口（2)連 通。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述吸附分離柱(10)的母線與反應(yīng)器頂板(14)接觸，兩端面與反應(yīng)器側(cè)壁(15)接觸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述吸附分離柱（10)的數(shù)量為1-6個(gè)，紫外燈(5)的數(shù)量也為多個(gè)，且吸附分離柱（10)與紫外 燈(5)間隔設(shè)置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:吸 附分離柱（10)與紫外燈(5)之間的縱向間距A位于15cm-25cm之間；紫外燈(5)與紫外燈(5) 之間的最佳橫向間距D位于10cm-30cm之間；煙氣入口（1)間距C在15cm_40cm之間；氯氣曝氣 管（4)鼓出的氣泡平均直徑不大于100微米；吸附分離柱（10)母線進(jìn)入溶液的深度B位于 5cm-l〇 Cm;紫外燈(5)及石英套管插入液面以下10cm以上;超聲發(fā)射器（13)與吸附分離柱 (10)最底處的端面保持垂直距離2cm-5cm厘米;吸附分離柱（10)的直徑是30cm-90 Cm〇7. -種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 氯氣由氯氣入口（2)通過(guò)氯氣曝氣管（4)噴入水中形成次氯酸溶液，吸附分離柱 (10)上的活性碳纖維通過(guò)旋轉(zhuǎn)浸入次氯酸溶液后會(huì)在表面上附有次氯酸;在紫外光輻射 下，吸附分離柱(10)的活性碳纖維表面的次氯酸分解產(chǎn)生高活性氯原子和羥基； (2) 含VOCs煙氣從煙氣入口（1)進(jìn)入光輻射吸附洗滌床中并與吸附分離柱（10)上的活 性碳纖維接觸，煙氣中的VOCs在吸附分離柱（10)上的活性碳纖維表面與羥基發(fā)生氧化反 應(yīng)，生成有機(jī)碳渣和C0 2，化學(xué)反應(yīng)如(7)表示： 有機(jī)碳渣被固定在活性碳纖維表面，C02伴隨煙氣排入大氣； (3) 當(dāng)吸附分離柱（10)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并再次浸入溶液后，吸附在活性碳纖維表面的有機(jī)碳 渣脫落后進(jìn)入溶液，從而完成持續(xù)不斷的脫除VOCs和洗滌過(guò)程，有機(jī)碳渣進(jìn)入底部的產(chǎn)物 分離槽(8)后，會(huì)因自身重力原因下沉分離，被回收利用。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于:所 述步驟(3)中VOCs氧化產(chǎn)物脫落是采用超聲波振蕩方式，所述步驟(1)中還包括采用氯氣分 離塔(9)回收氯氣的過(guò)程，回收的氯氣再次通過(guò)氯氣入口（2)進(jìn)入曝氣管(4)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于:所 述步驟(2)中吸附分離柱（10)呈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且吸附分離柱（10)的旋轉(zhuǎn)切線速度方 向與煙氣流動(dòng)方向相反。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于： 吸附分離柱（10)的轉(zhuǎn)速r位于5轉(zhuǎn)/分鐘-30轉(zhuǎn)/分鐘之間；煙氣入口（ 1)溫度不高于200°C，溶 液與煙氣的液氣比為1 L/m3-25L/m3;氯氣的投加量為0.3L (氯氣體積)/V (溶液體積)-5.0L (氯氣體積)/m3(溶液體積)之間，溶液的pH不高于5.5;溶液溫度一般不高于65°C;紫外光有 效輻射強(qiáng)度為30yW/cm 2-200yW/cm2;紫外光的有效波長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)保持在180nm-366nm。
【文檔編號(hào)】B01D53/44GK105833676SQ201610239751
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】劉楊先, 王燕, 王謙, 潘劍鋒, 唐愛(ài)坤, 劉勇
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)